KR100992686B1

KR100992686B1 - 차량용 이지알 밸브 클리닝 방법

Info

Publication number: KR100992686B1
Application number: KR1020080056105A
Authority: KR
Inventors: 배강수
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2008-06-16
Filing date: 2008-06-16
Publication date: 2010-11-05
Also published as: KR20090130451A

Abstract

본 발명은 외부 공기를 압축해 엔진(E)쪽으로 공급하는 터보 차져(2)를 구동하는 배기 가스를 다시 엔진(E)쪽으로 재 공급하는 EGR 밸브(4)와, 차량 제동 시 엔진(E)에서 배출된 배기 가스를 이용해 제동 보조 력을 발생시키는 배기 브레이크(6)사이를 이어주는 가스 흐름라인(7)을 이용해 배기 가스를 EGR 밸브(4)쪽으로 역류시켜 줌에 따라, ECU(10)를 통한 EGR 밸브(4)의 개도 각 제어만으로 도 EGR 밸브(4)의 소음 발생 없이 EGR 밸브(4)에 대한 클리닝(Cleaning) 작업을 수행할 뿐만 아니라, 차량 주행 중 배기 브레이크(6)의 작동 시 마다 EGR 밸브(4)의 클리닝(Cleaning) 작업이 수행될 수 있는 특징이 있게 된다.

이지알 밸브, 클리닝, 배기 브레이크

Description

차량용 이지알 밸브 클리닝 방법{Cleaning method for EGR valve in vehicle}

본 발명은 차량용 이지알 밸브에 관한 것으로, 특히 배기 브레이크 작동과 연동된 차량용 이지알 밸브 클리닝 방법에 관한 것이다.

일반적으로 엔진에서 배출되는 배기 가스 중에는 CO, HC, 및 NOx(질소화합물)등과 같은 유해 성분이 다량 포함되어 있는데, 이중 NOx는 연소 온도가 높아지면 NOx의 양도 증가하는 특성을 갖고 있어 이 NOx양을 줄이기 위해서는 엔진의 연소 온도를 저감시키는 다양한 방법이 실시되고 있다.

이와 같이, 오염물질인 NOx의 양을 줄이기 위해서는 통상 배기 가스 재순환(EGR, Exhaust Gas Recirculation)시스템을 이용하는 방법이 널리 사용되는바, 이와 같은 EGR은 연소 후 배출되는 배기 가스의 일부를 흡입 혼합기에 포함시켜 연소실로 유입시킴으로써, 혼합기의 자체 공연 비는 변화시키지 않으면서 혼합기의 밀도를 저하시켜 연소 온도를 저하시키는 특성을 갖게 된다.

즉, 상기 EGR은 엔진의 운전 상태에 따라 NOx의 양을 저감시킬 필요가 있을 때, 배기 가스의 일부를 EGR 밸브를 통하여 흡기 매니 폴드에 제공하여 혼합기와 함께 연소 실로 유입시키면, 체적이 변하지 않는 불활성 가스인 배기 가스가 상대적으로 혼합기의 밀도를 저하시켜 화염 전파 속도를 저하시켜 주고, 이는 연소 속도 저하와 더불어 연소 온도 상승을 방지해 NOx의 발생을 억제하게 된다.

이와 더불어, EGR에는 배기 가스의 온도를 더 저하(약 600℃에서 약 140℃ 정도로 저하 됨)하도록, 배기 가스가 지나는 경로를 감싸 냉각수(Coolant)가 순환하는 EGR 쿨러(Cooler)를 설치해 주게 된다.

하지만, 이와 같이 상용차의 경우 배기 규제에 대응하기 위해 설치되는 EGR는 작동 중 특히, 배기 가스 재 순환을 위해 지속적으로 개폐되는 플랩(Flap) 타입 EGR 밸브는 흡입 공기 내 오염(Mist나 Shoot등)으로 인한 퇴적으로 인해 작동에 문제를 야기 시킬 수 있게 된다.

이로 인해 플랩(Flap) 타입 EGR 밸브는 필수적으로 시동 정지(Key-Off) 시, EGR 밸브의 축(Shaft)를 4~5회 흔들어(Chattering)줌으로써 플랩 밸브 주위로 퇴적된 이 물질을 제거하게 되지만, 이러한 클리닝(Cleaning) 방법은 엔진이 오프(Off)될 때만으로 국한될 수밖에 없고 이는 EGR 밸브의 퇴적물 제거 효능이 그리 크지 않다는 취약함이 있게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 배기 브레이크 작동 시 엔진으로 배기 가스를 재 순환시키는 EGR 밸브 쪽으로 배기 브레이크로부 터 역류된 배기 가스를 통과 시켜 줌에 따라, EGR 밸브 내 퇴적물을 배기 가스 흐름을 이용해 제거할 수 있어 EGR 밸브의 소음 발생 없이도 EGR 밸브에 대한 클리닝(Cleaning) 작업을 수행할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 배기 브레이크 쪽에서 EGR 밸브 쪽으로 배기 가스를 역류해 EGR 밸브 내 퇴적물의 클리닝(Cleaning) 작업을 수행함에 따라, EGR 밸브를 강제적으로 흔들어 주는 채터링(Chattering)에 따른 소음 발생을 근본적으로 차단함은 물론, 엔진 구동 중에도 일정 조건 하에서 EGR 밸브 클리닝(Cleaning) 작업을 지속적으로 반복 수행할 수 있음에 따라, 주행 중 운전자가 자각하지 못한 상태에서 EGR 밸브에 대한 클리닝(Cleaning) 작업을 수행할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차량용 이지알 밸브 클리닝 방법이 ECU가 엔진 회전수(RPM)를 모니터링(Monitoring)하면서 배기 브레이크의 작동을 감지할 때, 일정 회전수 이상의 엔진 회전수(RPM)에 도달되었는지 여부를 판단하고,

상기 ECU가 설정된 조건에 맞는 엔진 회전수(RPM)에서 EGR 밸브를 온(On)시키고, 상기 EGR 밸브의 개도 각을 설정된 일정 각도로 열어 배기 가스가 가스 흐름 라인을 통해 배기 브레이크 쪽에서 상기 EGR 밸브 쪽으로 역류되도록 하며,

상기 ECU가 엔진 회전수(RPM)의 조건 충족을 모니터링하면서 상기 EGR 밸브의 개도 각이 설정된 일정 각도보다 더 열리도록 열어주고,

상기 ECU가 상기 EGR 밸브의 개도 각을 다시 설정된 일정 각도로 줄여 준 후, 다시 설정된 일정 각도보다 더 열어주는 제어를 수회 반복한 다음,

상기 ECU는 배기 브레이크의 작동 중일 때 상기 EGR 밸브의 개도 각을 설정된 일정 각도로 유지하고, 상기 배기 브레이크의 작동이 멈추면 상기 EGR 밸브를 오프(Off)시켜 주는 방식으로 구현되는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명에 의하면, 엔진으로 배기 가스를 재 순환시키는 EGR 밸브 내 달라붙은 퇴적물이 주행 중 작동시키는 배기 브레이크로부터 역류되는 배기 가스의 흐름을 이용해 제거해줌에 따라, EGR 밸브에 대한 클리닝(Cleaning) 작업 시 가스 흐름에 의한 퇴적물 제거 성능이 증대되면서도 EGR 밸브를 통한 소음 발생이 없음은 물론, 배기 브레이크의 작동 시 일정 조건 하에서 지속적이고 반복적으로 EGR 밸브 클리닝(Cleaning) 작업을 수행할 수 있는 효과가 있게 된다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 이지알 밸브가 적용된 EGR(Exhaust Gas Recirculation)시스템의 구성도를 도시한 것인바, 본 발명은 에어 클리너(1)를 통해 외부 공기를 배기 가스를 통해 압축해, 인터 쿨러(3)를 거쳐 엔진(E)의 흡기 매니폴드(In)쪽으로 공급하는 터보 차져(2)가 구비되고, 엔진(E)의 배기 매니폴드(Ex)를 통해 배출된 배기 가스를 터보 차져(2)를 거친 후 흡기 매니폴드(In)쪽으로 다시 공급하도록, 가스 흐름라인(7)을 통해 배기 가스가 바이 패스(Bypass)되는 EGR 밸브(4)를 구비하게 된다.

이에 더해, 본 발명은 차량 제동 시 배기 매니폴드(Ex)를 통해 배출된 배기 가스가 가스 흐름라인(7)을 통해 공급되어 제동력을 보조하는 배기 브레이크(6)를 구비하며, 엔진 회전수와 차속 등과 같은 차량 상태에 관한 여러 정보를 통해 제어하면서, EGR 밸브(4)의 개도 각과 배기 가스 온도를 낮추는 EGR 쿨러(5)등을 제어하는 ECU(10)로 이루어진다.

이러한 시스템 구성 즉, 터보 차져(2)가 외부 공기를 압축해 엔진(E)쪽으로 공급하고, 엔진(E)에서 배출된 배기 가스를 터보 차져(2)를 거친 후 EGR 밸브(4)를 이용해 다시 엔진(E)쪽으로 공급하며, 엔진(E)에서 배출된 배기 가스를 배기 브레이크(6)쪽으로 공급해 차량 제동 시 제동 보조 력으로 이용하고, 이들을 제어하는 ECU(10)등은 차량에 통상적으로 적용되는 시스템이므로, 이들의 상세 설명은 생략한다.

이와 같은 본 발명은 외부 공기를 압축해 엔진(E)쪽으로 공급하는 터보 차 져(2)를 구동하는 배기 가스를 다시 엔진(E)쪽으로 재 공급하는 EGR 밸브(4)와, 차량 제동 시 엔진(E)에서 배출된 배기 가스를 이용해 제동 보조 력을 발생시키는 배기 브레이크(6)사이를 이어주는 가스 흐름라인(7)을 이용해 배기 가스를 EGR 밸브(4)쪽으로 역류시켜 줌에 따라, ECU(10)를 통한 EGR 밸브(4)의 개도 각 제어만으로 도 EGR 밸브(4)의 소음 발생 없이 EGR 밸브(4)에 대한 클리닝(Cleaning) 작업을 수행할 뿐만 아니라, 차량 주행 중 배기 브레이크(6)의 작동 시 마다 EGR 밸브(4)의 클리닝(Cleaning) 작업이 수행될 수 있는 특징이 있게 된다.

이를 위해 본 발명은 도 2에 도시된 바와 같이, 엔진 회전수(RPM)를 모니터링(Monitoring)하는 ECU(10)가 배기 브레이크(6)의 작동을 감지하게 되면, 상기 ECU(10)는 엔진 회전수(RPM)가 1,500 RPM 이상인지 여부를 판단하게 된다.

이때, 엔진 회전수(RPM)를 1,500 RPM을 기준으로 하는 것은 배기 브레이크(6)를 1500RPM 이하에서 지속적으로 작동하는 경우, EGR(Exhaust Gas Recirculation)시스템에 형성되는 EGR차압이 3.6BAR를 초과할 수 있기 때문에 이를 방지하기 위함이다.

이어, 배기 브레이크(6)의 작동과 더불어 1,500 RPM 이상의 엔진 회전수(RPM)를 감지한 ECU(10)는 EGR 밸브(4)의 개도 각을 약 24% 정도 열어주게 되는데, 이는 EGR 밸브(4)의 개도 각이 배기 브레이크(6)의 작동 시 정해 짐에 따라 EGR 밸브(4)의 개도 각을 약 24% 정도로 설정함에 기인하며, 이러한 EGR 밸브(4)의 개도 각 설정은 차종에 따라 변화되어 진다.

이때, 배기 브레이크(6)의 작동으로 통로가 차단된 배기 가스는 가스 흐름 라인(7)을 통해 EGR 밸브(4)쪽으로 역류되어진다.

이와 같이 EGR 밸브(4)의 개도 각을 약 24% 정도 열어준 ECU(10)는 EGR 밸브(4)의 개도 각을 약 25% ~ 28%까지 증대시켜 주는데, 이때 ECU(10)는 1,500 RPM 이상의 엔진 회전수(RPM)가 유지되는지 모니터링(Monitoring)하게 된다.

이어, 1,500 RPM 이상의 엔진 회전수(RPM)가 유지됨을 판단한 ECU(10)는 EGR 밸브(4)의 개도 각을 다시 줄여 주는데 즉, 최대 약 28%까지 열려진 EGR 밸브(4)의 개도 각을 다시 약 24% 까지 닫아주게 된다.

이와 같은 EGR 밸브(4)의 개도 각 변화 즉, 약 24%에서 약 25% ~ 28%까지 열린 다음 다시 약 25% ~ 28%에서 약 24% 까지 감소함에 따라, EGR 밸브(4)를 통과하는 역류된 배기 가스는 EGR 밸브(4)의 플랩 밸브를 통과하면서, 플랩 밸브에 쌓여진 퇴적물을 가스 흐름으로 분리시켜 제거해 주게 된다.

이때, 상기 EGR 밸브(4)의 개도 각 변화는 EGR 밸브(4)를 통과하는 배기 가스에 대한 속도와 압력등에 변화를 줌에 따라, EGR 밸브(4)의 플랩 밸브에 쌓여진 퇴적물의 제거 작용을 보다 증대시켜 주게 된다.

이어, ECU(10)는 EGR 밸브(4)의 개도 각 변화 즉, EGR 밸브(4)가 약 24% <-> 약 25% ~ 28%까지 열리고 닫히는 과정이 약 4회 정도 반복한 다음, 배기 브레이크(6)가 작동 중이면 EGR 밸브(4)의 개도 각이 약 24% 열린 상태를 유지하고, 만약 배기 브레이크(6)의 작동이 멈추면 EGR 밸브(4)를 오프(Off)시켜 주게된다.

이와 같은 ECU(10)의 EGR 밸브(4)에 대한 개도 각 제어를 통한 EGR 밸브(4)의 클리닝(Cleaning) 작업 수행은 배기 브레이크(6)의 작동 시 마다 지속적으로 구 현되어진다.

도 1은 본 발명에 따른 이지알 밸브가 적용된 EGR(Exhaust Gas Recirculation)시스템의 구성도

도 2는 본 발명에 따른 이지알 밸브 클리닝 순서도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 에어 클리너 2 : 터보 차져

3 : 인터 쿨러 4 : EGR 밸브

5 : EGR 쿨러 6 : 배기 브레이크

7 : 가스 흐름라인 10 : ECU

E : 엔진 Ex : 배기 매니폴드

In : 흡기 매니폴드

Claims

ECU가 엔진 회전수(RPM)를 모니터링(Monitoring)하면서 배기 브레이크의 작동을 감지할 때, 일정 회전수 이상의 엔진 회전수(RPM)에 도달되었는지 여부를 판단하는 초기 설정 단계;

상기 ECU가 설정된 조건에 맞는 엔진 회전수(RPM)에서 EGR 밸브를 온(On)시키고, 상기 EGR 밸브의 개도각을 설정된 일정 각도로 열어 배기 가스가 가스 흐름 라인을 통해 배기 브레이크 쪽에서 EGR 밸브 쪽으로 역류되도록 하는 준비 설정 단계;

상기 ECU가 엔진 회전수(RPM)의 조건 충족을 모니터링하면서 상기 EGR 밸브의 개도 각이 설정된 일정 각도보다 더 열리도록 열어주는 밸브 개도 각 제어 단계;

상기 ECU가 상기 EGR 밸브의 개도 각을 다시 설정된 일정 각도로 줄여 준 후, 다시 설정된 일정 각도보다 더 열어주는 제어를 수회 반복하는 밸브 클리닝 구현 단계;

상기 ECU는 상기 배기 브레이크가 작동 중일 때 상기 EGR 밸브의 개도 각을 설정된 일정 각도로 유지하고, 상기 배기 브레이크의 작동이 멈추면 상기 EGR 밸브를 오프(Off)시켜 주는 종료 단계;

로 구현되는 것을 특징으로 하는 차량용 이지알 밸브 클리닝 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 초기설정 단계에서 상기 엔진 회전수(RPM)는 1,500 RPM을 기준으로 하는 것을 특징으로 하는 차량용 이지알 밸브 클리닝 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 밸브 클리닝 구현 단계에서 상기 EGR 밸브의 설정된 개도 각은 24% 인 것을 특징으로 하는 차량용 이지알 밸브 클리닝 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 밸브 클리닝 구현 단계에서 상기 EGR 밸브의 개도 각 증대는 24%의 개도각을 25%로 증가시키는 것을 특징으로 하는 차량용 이지알 밸브 클리닝 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 밸브 클리닝 구현 단계에서 상기 EGR 밸브의 개도 각 증대는 24%의 개도각을 25%에서 28%까지 증가시키는 것을 특징으로 하는 차량용 이지알 밸브 클리닝 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 밸브 클리닝 구현 단계에서 상기 EGR 밸브의 개도 각 조정은 4회 반복되는 것을 특징으로 하는 차량용 이지알 밸브 클리닝 방법.